精确且安全的距离测量对于工业物联网(IIoT)环境至关重要。其应用范围涵盖安全资产追踪、自动化仓储系统、楼宇自动化及门禁控制系统等。然而，普通的测距方法难以满足现代工业物联网应用对精度和安全性的高标准要求。
恩智浦MCX W72无线微控制器单元(MCU)集成了蓝牙信道探测技术，并通过FRDM-MCXW72 和MCXW72-LOC开发板提供硬件支持，能够从容应对这些挑战，助力快速原型设计和部署。
多年来，蓝牙测距主要依赖接收信号强度指示(RSSI)和到达角/离开角(AoA/AoD)技术。这些方法虽然易于实现，但存在精度有限和安全漏洞等问题。例如，RSSI测量极易受环境因素和多径干扰影响，且两种方法都容易受到中间人(MITM)攻击，攻击者可通过操控信号强度来伪造距离测量结果。
蓝牙信道探测技术是Bluetooth 6.0标准的一部分，它采用了一种截然不同的测距方式，结合了往返时间(RTT)和基于相位的测距(PBR)这两种互补的技术。RTT通过加密、带时间戳的数据包提供安全、粗略的距离估计，这些数据包无法被攻击者复制。随后，PBR通过测量交换音调中的相移，实现细粒度精度，在露天环境中通常可达到±0.5米的典型精度。
信道探测技术通过使用带时间戳的加密数据包，并对RTT和PBR测量结果进行交叉验证，构建了坚固的防御体系，有效抵抗中继和放大攻击。此技术非常适合那些需要精确、准确的距离测量、且这些测量结果直接影响安全性的应用领域，例如智能锁、门禁系统、无钥匙车辆进入、数字家居门禁以及楼宇自动化系统。
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MCX W72是恩智浦通过Bluetooth 6.0信道探测认证的无线MCU，专为工业物联网应用设计。该平台支持多协议连接，包括低功耗蓝牙、基于Thread的Matter和Zigbee。
MCX W72测距能力的核心是一个专用的定位计算引擎(LCE)。这个专用硬件可将定位算法运算速度提升至主Arm® Cortex®-M33内核的10倍，从而将算法执行时间减少近45%。其结果是更低的延迟和更少的功耗，这对于电池供电的工业物联网设备至关重要。
恩智浦MCX W72通过集成的EdgeLock®安全区域核心配置文件确保信息安全，可以隔离敏感加密操作，如密钥存储和可信启动流程等。此外，其先进的低功耗蓝牙无线单元支持多达24个同步连接，为复杂工业物联网部署提供了强大的连接，适用于需要多个设备进行通信和协调测距操作的场景。
为帮助开发人员将蓝牙信道探测技术应用于实际场景，恩智浦提供了专用的硬件平台以加速原型设计。该系列开发板简化了评估流程，加快了产品上市进程，并为构建安全、精确的测距解决方案提供了灵活选择。
FRDM-MCXW72将恩智浦成熟的FRDM平台引入无线开发。这款经济高效的开发板预装了一个无线演示，可立即与恩智浦IoT Toolbox移动应用配合使用，让开发人员在开箱后几分钟内即可评估基本功能。该板提供多种扩展选项，包括Arduino接头、mikroBUS和外设模块(Pmod)连接器，便于为特定应用原型制作添加传感器和外设。基于LPC55S69的板载MCULink调试器也消除了对外部调试工具的需求。其他功能还包括外部闪存、I²C传感器、光传感器、RGB和蓝色LED、CAN连接、PCB天线以及用于传导(电缆)测量的uFL连接器。
对于专门专注于信道探测应用的开发人员而言，MCXW72-LOC提供了一个专用评估平台。这款工业物联网评估套件为MCX W72的多协议无线支持提供了详尽的测试能力，包括低功耗蓝牙、Zigbee、Thread、Matter和CAN连接。
MCXW72-LOC采用双天线分集系统，通过射频开关在两个2.4GHz天线之间动态选择，与FRDM-MCXW72板的单天线相比，提高了测距精度。通过重新焊接电容，可以选择SMA连接器替代天线，从而支持传导(电缆)测量实验。
MCXW72-LOC板预装了一个信道探测演示。开发人员可以将两块MCXW72-LOC板配对，无缝演示无线测距会话，并在实际条件下评估性能。该平台还提供了一个先进的MCU-Link硬件调试器、多种电源和低功耗选项、双CAN收发器、按钮、开关、LED以及一个便于集成传感器的MikroE Click连接器。
两款板均与恩智浦的开发生态系统完全兼容。MCUXpresso软件开发套件(SDK)提供了驱动程序、示例和全面的文档。此外，应用代码中心(ACH)提供了专家编写的代码示例以加速开发，而扩展板中心(EHB)则在开发人员与恩智浦及其生态系统合作伙伴的兼容附加板之间架起了一座桥梁。恩智浦的专有算法负责将原始信道探测测量数据转换为精确的距离估计，为应用开发人员抽象了复杂的数学运算。
尽管MCX W72主要面向工业物联网，但恩智浦的KW47将同样的信道探测能力带入了汽车应用领域。作为恩智浦首款车规级Bluetooth 6.0信道探测MCU，KW47满足AEC-Q100 2级认证要求，并支持ASPICE、MISRA软件标准以及集成CAN通信的AUTOSAR。
恩智浦KW47能够实现安全的数字钥匙系统和汽车门禁应用，其探测范围令人印象深刻——能够在远达100米的距离内检测到驾驶员，并在近距离提供20-50厘米的精度。KW47与MCX W72采用同一个平台架构(包括相同的LCE和EdgeLock安全技术)，确保在汽车与工业物联网应用中提供一致的开发体验和互操作性。KW47-LOC开发板也为汽车开发人员提供了与面向工业物联网应用的MCXW72-LOC类似的评估工具。
恩智浦MCX W72和KW47均已量产。开发板现已上市，开发人员可使用这些板立即开始原型设计，为产品量产做好准备。
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Miguel Reyes是恩智浦半导体的系统赋能工程师，负责领导汽车低功耗蓝牙及物联网应用的产品开发。他专注于信道探测等高级低功耗蓝牙功能，以及对基于IEEE 802.15.4的协议支持，包括Matter、ZigBee和OpenThread。Miguel在恩智浦拥有近15年的工作经验，曾为系统、应用及赋能团队做出关键贡献，涉足广泛的嵌入式系统与无线连接解决方案领域。他的工作有力地推动了恩智浦无线产品组合的客户参与及大众市场推广，特别是在汽车与物联网领域。
